JFEスチールと三菱ケミカル、軽量・高剛性の自動車用ドア構造を共同開発…繊維強化樹脂を活用

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新開発したドア構造を用いた試作品
  • 新開発したドア構造を用いた試作品
  • 開発ドアの軽量化効果
  • 開発ドアの張り剛性(最大向上率)
JFEスチールと三菱ケミカルは12月12日、繊維強化樹脂を活用した、軽量かつ高剛性の自動車用ドア構造を共同開発したと発表した。

近年、CO2排出量削減や燃費向上のため、車体軽量化のニーズが高まっており、一部の自動車では、ドアなどの蓋物部品を中心に、アルミニウムなどの低密度素材が適用されている。しかしアルミニウムは、他のスチール製部品との接触部位で腐食が発生する、デザイン性の高いプレス成形が難しいなどの課題があり、課題対策によるコストアップも問題となっている。そこで両社は、コスト性やプレス成形性に優れたスチールと、軽量かつ高剛性の繊維強化樹脂を組み合わせた、スチール製の軽量・高剛性ドア構造を開発した。

自動車のドアパネルは、デザイン性とともに、窪みを防ぐ耐デント性や凹みに強い張り剛性などが求められる。耐デント性については、JFEが開発した440MPa級焼付硬化型鋼板「ユニハイテン」などを使用することで薄肉化および軽量化が可能だが、張り剛性については鋼板の板厚に依存するため薄肉化には限界があり、ドアパネルの軽量化が進まない原因の一つとなっていた。今回開発したドア構造は、JFEが独自開発したトポロジー最適化技術を活用して設計し、スチール製のドアパネルの内側に、三菱ケミカルのCF-SMC成形技術で製作した繊維強化樹脂を接着。少量の繊維強化樹脂を最適な位置に接着することで、張り剛性とパネルの薄肉化による大幅な軽量化を両立した。

JFEでは、今回開発したドア構造を用いた実物大サイズの軽量ドアを試作。従来のドア構造では、0.6mm厚のスチール製ドアパネルを0.5mm厚に置き換えた場合、17%の軽量化が可能だが、張り剛性は著しく低下する。しかし、今回開発したドア構造では、トポロジー最適化技術により設計した、最適な形状の繊維強化樹脂を最適な位置に接着しており、樹脂補強部品による重量増加を最小限に抑えながら、張り剛性は従来比で最大61%向上し、12%の軽量化が可能であることを実証した。
《纐纈敏也@DAYS》

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